危險化學品泄漏入海區域風險評估方法研究

武江越，王斌，任翔宇，周荃，謝恬，陳新平，林雨霏,*

1. 自然資源部海洋減災中心，北京 100194 2. 浙江省環境科技有限公司，杭州 310000 3. 環境保護部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029 4. 海口市灣長辦公室，海口 570135

當前，化工行業逐漸成為我國的主導產業。眾多化學品的使用在提高改善人民生產生活質量的同時，其固有危險屬性也對人體健康和自然環境構成著極大威脅[1]。與此同時，海岸帶地區大型危險化學品生產、儲運企業等一大批化工園區沿岸線布局，也使得危險化學品泄漏入海風險加劇。危險化學品原料進出口運輸途徑以港口和航道為主[2]，隨著港口吞吐量擴大和船舶運輸頻度增加，海上危險化學品泄漏等事故發生可能性增大[3]。2018年3月20日，中共中央印發《深化黨和國家機構改革方案》[4]，明確新組建的自然資源部主要職責為“統一行使全民所有自然資源資產所有者職責，統一行使所有國土空間用途管制和生態保護修復職責”。因此，開展危險化學品泄漏入海區域風險評估工作，對于推進海洋減災在國土空間規劃與用途管制的應用，提升海洋環境災害應對和資源保護能力，具有十分重要的意義。

1 研究進展(Research progress)

1.1 國外危險化學品風險評估研究現狀

20世紀六七十年代，發達國家就制定了有關化學物質管理的法律，這促使聯合國相關機構也逐步建立并實施了相關的國際公約[5]。最初發達國家主要對化學品的危害性進行鑒別進而實現安全管理[6]。20世紀九十年代風險評估技術逐漸發展起來，發達國家的化學品管理開始轉變為綜合考慮化學品固有危害性及其暴露的風險管理[7]，即采用科學的程序進行風險評估后，再進一步分析化學品給社會帶來的效益、對社會經濟發展的影響以及替代技術等因素做出風險管理決策。在化學品風險管理過程中，化學品風險評估技術是化學品管理的核心技術手段。為配合化學品管理，國際組織和發達國家都先后出臺了指導風險評估工作的指南或規范[8]。

國外對危險化學品事故的風險評估與預測方面的研究起步較早，無論是從理論上還是方法上都比較系統。其中，在政策上，許多發達國家己經將環境風險評價納入到了環境管理的范疇，如1985年世界銀行環境和科學部頒發了關于“控制影響廠內外人員和環境重大危害事故”導則和指南；1987年歐盟立法規定：對有可能發生化學事故危險的工廠必須進行環境風險評價；1988年聯合國環境部署(UNEP)制訂了阿佩爾計劃(APELL)，用以應對難以防范又有可能對人類健康和生態環境造成嚴重危害的環境污染事故[9]。這些有關環境風險的理論對實際操作都有一定的借鑒和指導作用。

1996年，歐盟發布了適用于各種化學品的《風險評估技術指南》第一版(TGDI)[10]，對化學品風險評估的技術要素做了詳細規定。總體來說，歐盟的化學品風險評估注重化學品的綜合管理，其化學品風險管理方法處于全球領先水平。美國化學品管理和風險評估技術源于1976年由美國環境保護局污染預防和有毒物質辦公室負責實施的《污染預防法》，目前美國針對化學品風險評估的相關模型工具有：評價化學品理化性質和環境歸趨模型，預測危害和毒性模型，排放、暴露和風險模型。

英國著名的跨國企業BP國際(BP International)吸收了多國石油公司的重大事故風險管理的方法體系，形成了一套包括人和環境定量風險評估、災害和運作性研究在內的重大事故風險管理過程MAR[11]。Marhavilas等[12]在傳統的風險評估框架的基礎上，按定性評估和定量評估的分類分別針對確定性方法和不確定的方法建立了評估框架。美國環保署(EPA)國家環境暴露研究室提出了基于多介質、多通路和多受體的環境風險分析與評估框架(FRAMES-3MRA)[13]。諸如Romer等[14]提出對危險化學品水路運輸事故采用最自然的事故后果描述方法(如被污染的海岸范圍、死亡的鳥和魚的數量等)來建立相應的風險評價模型，而且模型中創新性的增加了對活生物的后果的評價。Wessberg等[15]通過構建活動和過程模型，分析事故的發生的概率和后果矩陣，進而對風險進行估計。Matthiessen等[16]從一個獨特的角度研究危險化學品的環境危害，即通過觀察生物的激素干擾來衡量危險化學品對環境的影響，以此作為依據進行相應的風險評估。Zhang等[17]用GIS技術評估化學品事故對人和環境的威脅，建立風險指數模型，在化學品特性和環境資源信息數據庫的支持下，研究化學品事故對人的健康、地下水、地表水、土壤資源4個方面的局部污染特征進行分析，為管理者提供相關決策支持。

1.2 國內危險化學品風險評估方法研究進展

我國危險化學品風險評估技術研究現狀可分為以下幾個方面：

(1)危險化學品風險評估理論研究方面。目前的危險化學品重大危險源風險評估研究主要集中于多目標模糊理論[18]、灰色理論[19-20]、多米諾效應[21]、可變模糊集[22]理論4個方面。

(2)危險化學品定性風險評估技術。2013年3月環境保護部發布《重點環境管理危險化學品環境風險評估報告編制指南(試行)》[23]，2014年4月，環境保護部發布《企業突發環境事件風險評估指南(試行)》[24]，2項規范分別以危險化學品和重點企業為出發點，建立了環境風險等級評估的具體方法，分別為危險化學品環境風險評估和突發環境事件風險評估。此外，劉志國等[25]在對沿海化學品風險源風險特征分析的基礎上，構建了基于風險源、控制機制和風險受體的化學品風險源環境風險綜合評價指標體系，并建立了相應的風險評價模型，提出了3級風險管理體系；王守云[26]采用的風險評估方法是首先對可能發生危險品泄漏事故的海域進行確定，評估事故發生的頻率，其次對不同的地理區域的風險進行管理，確認適合的管理策略，最后通過一些預防和準備工作降低區域風險。

(3)危險化學品定量風險評估技術。李求進等[27]對氯氣泄漏會引發一系列事故進行了研究，根據給定的事故情境定量風險評價程序分析出可能發生的事故情境，再分別對每種事故情境進行討論分析，最后重點分析風險最大的情境。趙文芳和武志峰[28]研究確定了需進行了設備單元選擇方法和環境信息數據統計范圍，提出了事故頻率、事故后果、個人風險、社會風險等的計算方法和實施途徑，建立了實用性較強的危險化學品重大危險源定量風險評估技術方案；鄧奇根等[29]基于馬爾可夫事故概率假設模型的基礎上分析了化工企業事故概率數學模型；陳國華等[30]基于定量風險評價的基本原理，提出一種區域風險評價方法，并應用疊加原理得到了描述該區域整體風險狀況的定量評價結果。

(4)計算機技術在危險化學品重大危險源風險評估中的創新應用。在石化企業重大危險源風險評估方面，梁成浩和呂東[31]使用程序設計語言(Visual Basic)，通過調用與控制甲骨文數據庫(Oracle Database)，建立了可用于石化企業風險評估的石化企業火災爆炸風險評估系統。

圖1 危險化學品泄漏入海區域風險評估指標Fig. 1 Risk assessment indicators for hazardous chemicals leaking into the sea

綜上，我國的危險化學品區域風險評估研究工作起步較晚，針對危險化學品泄漏入海的方法研究較少。現有區域風險評估方法中評估對象多為單一風險因素，存在著未全面考慮研究區域內其他風險源和敏感資源等綜合影響的不足。

2 風險評估方法(Risk assessment methods)

由于我國環境領域風險數據積累不足，對各評價指標在風險水平上難以做出科學界定。因此，本研究在綜合借鑒國內外已有研究分級方法的基礎上，立足自然資源部職責，初步建立了包括2個準則層(危險化學品的危險性和區域風險承受力)8個具體指標的風險分級指標體系(如圖1所示)，通過文獻查閱、資料搜集、專家咨詢等方式，運用定級評分法確定各指標風險水平。

2.1 風險評估方法

考慮到環境風險可能由風險系統中任一環節的缺陷而發生，風險區劃綜合評價采用加權求和與加權相乘聯用算法。在由具體指標計算準則層的過程中，不同具體指標代表同一風險因素的不同方面，采用加權求和法求算準則層，如式(1)。另外，采用層次分析法(AHP)以及德爾菲法(Delphi)相結合確定權重，分別確定準則層和各具體指標之間的權重系數，在確定具體指標之間的權重時，系數之和保持為1。

式中：R為區域風險評估分值，Ci為第i個具體指標的權重值，Si為第i個指標的評分。

2.2 指標體系

2.2.1 危險化學品危險性(H)

危險化學品危險性評估應綜合考慮涉及危險化學品風險源類型、危險化學品種類、危險化學品數量。具體如下：

H1風險源類型：各種不同行業類型的企業發生環境事故概率不同，高風險行業類型包括化學品原料及化學品制造業、原油加工及石油制品制造；中等風險行業類型包括醫藥、印染、涂料、金屬表面處理及熱加工；低風險行業類型為煉鋼及鋼延壓。

表1 GESAMP危險化學品生態毒性分級標準Table 1 Grading standard for ecological toxicity of dangerous chemicals of GESAMP

注：GESAMP為海洋污染科學問題聯合專家組。LogKow是正辛醇/水分配系數；BCF為生物富集系數；LC50為半數致死濃度；EC50為半數效應濃度；NOEC為無效應濃度。

Note: GESAMP stands for the Group of Experts on Scientific Aspects of Marine Environmental Protection; LogKowstands for octanol-water partition coefficient; BCF stands for bioconcentration factor; LC50stands for median lethal concentration; EC50stands for median effect concentration; NOEC stands for no observed effect concentration.

表2 危險化學品泄漏入海區域風險評估分級權重表Table 2 Classification values for risk assessment of hazardous chemicals leaking into the sea

H2危險化學品種類：不同類型的危險化學品會對環境造成不同程度的影響，目前國際上一般采用歐洲標準行為分類系統(The Standard European Behavior Classification, SEBC code, Bonn Agreement, 1991)對化學品入海后的物理行為進行分類[32]，將危險化學品分為漂浮揮發(FE)、快速溶解揮發(DE)、快速溶解(D)、漂浮(F)、漂浮溶解(FD)、漂浮揮發溶解(FED)、沉降(S)、沉降溶解(SD)八大類。考慮到不同類別危險化學品泄漏入海后危險性不同，分為高(D、F、FD)、中(S、SD)、低(FE、DE、FED)3個等級。

H3危險化學品毒性：海洋污染科學問題聯合專家組(GESAMP)綜合考慮了危險化學品的生物累積性、穩定性和水生生物毒性，將危險化學品生態毒性分為1～6級[33](見表1)。我們在借鑒參考的同時，為提高方法的可操作性和適用性，分為高(5～6級)、中(3～4級)、低(1～2級)3個等級。

H4危險化學品數量：指區域內使用、儲存、生產的危險化學品數量。以環境保護部《企業突發環境事件風險評估指南(試行)》中“突發環境事件風險物質及臨界量清單”劃分依據，考慮區域內危險化學品占比臨界量情況，分為高、中、低3個等級。

2.2.2 區域風險承受力(E)

區域風險承受力分為承災體和減災能力2個因素，其中承災體綜合考慮海洋環境中特征污染物本底值、地形地貌影響、與海洋連通情況、敏感資源類別以及與敏感資源距離。減災能力應綜合考慮區域風險控制能力。具體說明如下：

E1擴散情況：是指危險化學品入海后漂移擴散情況，擴散范圍越廣，其對海洋環境的影響程度越大。將擴散情況分為開闊海域、半封閉海灣、港池，其對海洋環境的影響程度為開闊海域>半封閉海灣>港池。

E2敏感資源類別：參考海水水質標準[34]，敏感資源分為四類，第一類為海洋漁業水域，海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區；第二類為水產養殖區，海水浴場，人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區，以及與人類食用直接有關的工業用水區；第三類為一般工業用水區，濱海風景旅游區；第四類為海洋港口水域，海洋開發作業區。

E3與敏感資源距離：與敏感資源的距離反映了環境敏感點受到環境事故的影響程度，通過GIS進行環境風險源與周邊敏感點進行空間分析后，根據風險源以最直接途徑泄漏入海點至最近環境敏感點的距離按照<3 km、3～10 km、≥10 km的距離分為3級。

E4企業安全生產標準化等級：按照《企業安全生產標準化評審工作管理辦法(試行)》[35]的規定，將危險化學品企業安全生產標準化分為一級、二級、三級。其中，一級企業由國家安全生產監督管理總局審核公告；二級企業由企業所在地省(自治區、直轄市)及新疆生產建設兵團安全生產監督管理部門審核公告；三級企業由所在地設區的市(州、盟)安全生產監督管理部門審核公告。

2.3 分級權重

為使確定的權重更具有代表性，盡量增加樣本數量，特邀請國家海洋局第一海洋研究所、廈門大學、北京師范大學、北京化工大學、大連海事大學、中海油安全技術服務公司、國家海洋局北海環境監測中心等單位相關專家評分，并綜合專家評分構造判斷矩陣，確定每層指標的相對重要性權重(見表2)。

2.3.1 危險化學品危險性分級

根據危險化學品危險性分值，將危險化學品危險性分為四級(見表3)。

2.3.2 區域風險承受力分級

根據區域風險承受力分值，將區域風險承受力分為四級(見表4)。

表3 危險化學品危險性分級Table 3 Hazardous classification of hazardous chemicals

表4 區域風險承受力分級Table 4 Classification of regional risk tolerance

2.4 分級方法

根據我國現行行政管理體制，以縣(區)為單元，開展區域風險評估，評估范圍為海岸線向海一側10 km，向陸一側至最大高潮線；重點關注存在危險化學品泄漏入海隱患的風險源，如位于海岸線向陸一側1 km內或鄰近入海河流的危險化學品企業。危險化學品泄漏入海區域風險評估等級關系如下表所示(見表5)。

表5 危險化學品泄漏入海區域風險評估等級關系表Table 5 Risk assessment level relationship of dangerous chemicals leaking into the sea area

表6 天津XX公司風險等級結果Table 6 Risk assessment level of XX company in Tianjin

3 方法案例應用(Case application)

為檢驗風險源評估指標體系的可應用性，選取了天津濱海新區某典型企業作為研究案例進行風險源等級評估。首先，搜集整理了該企業地理位置坐標、涉及的危險化學品種類、數量和企業安全生產標準等級等基本信息；其次，根據《天津市海洋功能區劃》(2011—2020年)，掌握了該企業可能泄漏入海擴散條件、鄰近敏感資源類型及其與敏感資源距離；最后，依據所建立的危險化學品泄漏入海區域風險評估方法進行各風險要素分值計算(見表6)。該企業危險化學品危險性為26分(Ⅰ級)，區域風險承受力為17分(Ⅱ級)。結果顯示，該企業風險等級為Ⅰ級，屬高風險的危險化學品風險源。

4 結語(Conclusion)

在結合國內外研究進展現狀的基礎上，本研究在綜合考慮危險化學品危險性和區域風險承受力的基礎上，建立了包括風險源類型、危險化學品種類、危險化學品數量、危險化學品毒性、擴散條件、敏感資源類型、與敏感資源距離和企業安全生產標準等級等8個具體指標的危險化學品泄漏入海區域風險評估指標體系。同時，運用層次分析法和德爾菲法相結合確定指標權重，綜合專家打分進行指標賦值。既兼顧了指標設定和權重賦值的科學合理性，又考慮了開展危險化學品泄漏入海區域風險評估業務化工作的適用性。當然，危險化學品泄漏入海區域風險評估尚有不足之處，指標體系有待進一步調整篩選，權重賦值尚需進一步優化完善，危險化學品數量、企業安全生產標準等級等部分指標獲取尚存在難度。

下一步我們將選取渤海區域，實際開展危險化學品泄漏入海區域風險評估方法應用，進一步完善評估方法及指標體系，為渤海綜合治理攻堅戰打下做好技術支撐。

致謝：感謝廈門大學王新紅教授在文章修改中給予的幫助。